李晋玲，白宏成，杨德亮，李孝存，高航
(北新防水有限公司.北京102200)
摘要：制备了一种双组分水性高粘喷涂速凝橡胶沥音防水涂料，主剂A组分为阴离子乳化沥音、阴离子氣丁胶乳和阴离子丁苯胶乳，因化剂B组分为硫酸锌水溶液，两个组分通过专用喷涂设备喷出后雾化析水成膜。探讨了各组分配比对涂料性能的影响以及涂料与不同自粘防水卷材复合应用的效果，结果表明,200#乳化沥音:90#乳化沥音质量比 1:3、氯丁胶乳含量为 20%、丁苯胶乳含量为12%制得的涂料性能最佳。该涂料可与不同类型的自粘防水卷材复合应用，粘结效果均较好。
关键词：水性高粘喷涂逸凝橡胶沥青防水涂料;自粘防水卷材;涂卷复合;粘结强度
在建筑工程防水中，防水卷材因具有工厂制作成型、质量稳定以及良好的环境适应性能被普遍使用，防水卷材与基层的粘结性能和搭接边的防水可靠性是影响防水工程质量的关键因素；防水涂料与基层可以形成满粘且涂膜连续不存在搭接，可与基层混凝土形成完美包覆，但防水涂料是现场成型，涂膜性能受环境温湿度及施工质量影响较大。所以，防水卷材和防水涂料的复合应用越来越广泛，目前市场上非固化橡胶沥青防水涂料与自粘聚合物改性沥青防水卷材的复合应用为公认的最佳方案之一，但非固化橡胶沥青防水涂料施工中需要先加热，产生的大量沥青烟会严重影响环境；且该涂料由于内聚力较小，在侧墙使用时与之复合的卷材会产生滑移造成质量或安全事故。
针对上述情况本研究开发了一种新型水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，具有快速固化、水性环保、施工方便等特点。该涂料为双组分产品，主剂A组分以阴离子乳化沥青、阴离子氯丁胶乳和阴离子丁苯胶乳混合而成，得益于阴离子乳化剂的作用，使油性物质分散在水中形成稳定体系；固化剂B组分为硫酸锌水溶液。两个组分通过专用喷涂设备在一定压力下经专用喷枪喷出，在枪外雾化交叉混合，导致乳液的稳定性瞬间破坏形成油水分离，水分析出，而油性物质通过自身融合形成涂膜[1]。该涂膜具有优异的延伸性、弹性等优点和良好的耐候性，此外还具有其他涂膜不具备的自愈性和冷自粘性等。本研究考察了乳化沥青、丁苯胶乳、氯丁胶乳等含量对水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料综合性能的影响，并通过试验探讨了该涂料与不同自粘防水卷材之间的复合应用效果。
01、实验部分
1.1 主要原料
氯丁胶乳，德国进口；丁苯胶乳，山东显元化工科技有限公司；90#重交石油沥青、200#重交石油沥青，京博石化；阴离子乳化剂，荣成路桥；助剂，BYK；去离子水，自制。
1.2 主要设备
GLR6000改性沥青生产设备，太仓市鑫海筑路机械设备有限公司；HD2015W型电动搅拌器，上海司乐仪器有限公司；SXKW 数显控温电热套，北京市永光明医疗仪器有限公司；2XZ-1型旋片式真空泵，临海市谭氏真空设备有限公司；Espread BF-550 变频调速分散机，上海沪析仪器厂；TH-8201S伺服电脑式试验机，苏州拓博机械设备有限公司；NDJ-8s旋转黏度计，上海精密仪器仪表有限公司；DHF-082A 多功能低温检测仪，大连汇丰石油仪器有限公司；HG101.3A智能型电热鼓风干燥箱，南京金恒实验仪器厂；持恒-FM40速凝橡胶专用喷涂机（图1），郑州持恒实业有限公司。
图1 专用喷涂设备（上）和专用喷枪（下）
1.3 阴离子乳化沥青的制备
1）沥青制备：将称量好的沥青加入装有加热器、搅拌器的沥青罐中搅拌均匀，将温度升至（140±2） ℃备用。
2）皂液配制：将称量好的去离子水加入皂液罐中，打开加热器控制温度在（55±2） ℃；按设计配方加入阴离子乳化剂搅拌均匀，待全部溶解后调节pH值至12～13，备用。
3）打开胶体磨，投入少量预溶好的皂液不断循环升温至55 ℃，将配制好的皂液与沥青按4∶6质量比加入胶体磨中，得到半成品乳化沥青。按上述方法分别配制200#乳化沥青和90#乳化沥青。
1.4 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的制备
表1是水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的基础配方，制备步骤如下。
表1 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的基础配方
1）主剂A组分：将配制好的200#乳化沥青、90#乳化沥青和氯丁胶乳、丁苯胶乳以及功能助剂按一定比例加入搅拌罐中，常温搅拌均匀，混合液为深褐色液体。
2）固化剂B组分：将硫酸锌与去离子水按一定比例配制并搅拌均匀。
1.5 试件制作及养护
1）砂浆板制作：采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，按水泥∶中砂∶水=1∶2∶0.4（质量比）混合制备砂浆板，砂浆板尺寸为（150×50×10） mm，在（20±2） ℃放置24 h脱模，然后放入（20±2） ℃的水中养护7 d，取出晾干备用。砂浆板允许提前制备。
2）涂料喷涂：将准备好的主剂A组分和固化剂B组分用专用喷涂设备进行喷涂，喷涂前物料搅拌均匀，无需加热，涂料喷涂在标准砂浆板上，厚度控制在（1.5±0.2） mm，然后放在（40±2） ℃电热鼓风干燥箱中养护48 h。
3）复合防水试件制作：在养护好的喷涂水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的砂浆板表面分别粘贴自粘聚合物改性沥青防水卷材（聚酯胎、高分子膜基）和高分子自粘防水卷材，卷材长200 mm、宽50 mm，粘贴后用质量为2 kg、宽度60 mm的压辊反复滚压3次，滚压过程中不得人为施加外力，且在5 s之内完成。然后在标准试验条件[温度（23±2） ℃，相对湿度（50±10）%]下养护24 h。
1.6 性能检测方法
1.6.1 固体含量
按JC/T 408—2005《水乳型沥青防水涂料》的要求测试水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的固体含量。
1.6.2 耐热度
取表面已清洗干净的铝板，采用专用喷涂设备将水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料喷涂在铝板上，涂覆面积为100 mm×50 mm，总厚度为（1.5±0.2） mm。将涂料表面刮平，在标准试验条件下养护120 h，然后在（40±2） ℃的电热鼓风干燥箱中养护48 h后取出，将铝板垂直悬挂在已调节至规定温度的电热鼓风干燥箱内。试件与干燥箱壁间距不小于50 mm，放置 5 h 后取出，观察涂膜表面现象，试验后不应产生流淌、滑动、滴落。
1.6.3 低温柔性
按GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》的要求进行低温柔性试验，圆棒直径（10±1） mm，记录每组3个试件的表面有无裂纹、断裂。
1.6.4 粘结强度
将复合防水试件的砂浆板装在试验机一端的夹具上，将未粘贴卷材的一端翻转180°夹在试验机另一端的夹具中，使试件的纵向轴线与拉伸试验机及夹具的轴线重合（图2）。夹具间距离至少为100 mm，不承受预荷载；试验在（23±2） ℃下进行，拉伸速度为（100±10） mm/min，连续记录拉力直至试件分离。
图2 粘结强度测试方法
去除应力应变图中起始和结束的1/4区域，取中间1/2区域的平均剥离力或峰面积力的平均值除以试件宽度作为试件的粘结强度，单位为N/mm，试验结果取5个试件结果的算术平均值。
1.6.5 不透水性
将水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料喷涂到70 g/m2的无纺布上，喷涂厚度为（2±0.2） mm，在标准试验条件下养护168 h。在涂层上面覆盖一层无纺布，将试件放置在透水盘上，再在试件上覆盖一相同尺寸的金属网，然后盖上7孔圆盘，将试件慢慢夹紧在圆盘上，保持压力0.3 MPa、（30±2） min，观察试件的透水情况。
02、结果与讨论
2.1 固化剂B组分溶液浓度对涂料固化的影响
选用不同浓度的硫酸锌水溶液作为固化剂B组分进行水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的喷涂试验，喷涂时A∶B组分的质量比为10∶1，硫酸锌水溶液的浓度对涂料固化的影响如表2所示。从表2可以看出，当硫酸锌浓度大于20%时，水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料喷涂后的析水速度可以满足施工要求，析水效果见图3。当硫酸锌浓度为20%，A∶B组分的质量比为10∶1时，水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的水分析出、涂膜固化效果和经济性最好。当环境温度降低时可以增大固化剂的浓度或喷涂设备B组分的压力以达到最佳喷涂效果。
表2 硫酸锌水溶液的浓度对涂料固化的影响
图3 水性高粘喷涂橡胶沥青防水涂料表面析水效果
2.2 氯丁胶乳、丁苯胶乳对涂膜性能的影响
水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料固化后形成以橡胶为连续相、沥青为分散相的涂膜。根据沥青的针入度和软化点，选用200#乳化沥青∶90#乳化沥青质量比1∶3混合以调节涂膜的温度敏感性；涂膜的拉伸性能主要取决于氯丁胶乳的含量，低温性能和粘结性能主要取决于丁苯胶乳的含量。
先不添加丁苯胶乳，考察不同含量氯丁胶乳对水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料拉伸强度和断裂延伸率的影响，结果见表3。从表3可以看出，当氯丁胶乳含量大于20%时，拉伸强度大于0.5 MPa、断裂伸长率大于1 000%，均满足Q/BNFS 116—2024《喷涂速凝橡胶沥青防水涂料》的要求。固定氯丁胶乳含量为20%，考察不同含量丁苯胶乳对水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料性能的影响，结果见表4。从表4可以看出，丁苯胶乳具有提升粘结强度和低温柔性的效果，但会降低拉伸强度。丁苯胶乳含量为12%时，水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的拉伸、粘结和低温性能均满足企标Q/BNFS 116—2024和Q/BNFS 106—2023《水性喷涂持粘高分子防水涂料》的要求。
表3 氯丁胶乳含量对涂料拉伸性能的影响
表4 丁苯胶乳含量对涂料（氯丁胶乳含量20%）性能的影响
2.3 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的综合性能
将按上述最佳配方制得的水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料喷涂至硅油纸上制成涂膜，在标准试验条件下养护120 h后脱膜，脱膜时应防止涂膜变形、开裂。然后将涂膜翻面，底面朝上在（40±2） ℃的电热鼓风干燥箱中养护48 h，取出后在标准试验条件下养护4 h。测试水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的综合性能，结果如表5所示。
表5 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的综合性能
注：表中低温柔性参考Q/BNFS 106—2023的要求，其他指标参考Q/BNFS 116—2024的要求。
2.4 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与不同自粘防水卷材的粘结性能测试
将制得的水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料喷涂在砂浆板上，涂膜厚度为（1.5±0.2） mm、面积为100 mm×50 mm，分别粘贴自粘聚合物改性沥青防水卷材、高分子自粘防水卷材，按1.5所述方法制作复合防水试件，并测试水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与不同自粘防水卷材之间的粘结强度，结果如表6所示。从表6可以看出，水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与各种类型的自粘聚合物改性沥青防水卷材及高分子自粘防水卷材之间粘结强度远高于企标Q/BNFS 116—2024中1.5 MPa的要求，粘结性能均较好。
表6 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与不同自粘防水卷材的粘结强度单位：MPa
2.5 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料涂卷复合防水系统的优势
某住宅小区地下侧墙项目因业主对防水质量要求高，在防水深化设计基础上，采用了涂卷复合防水系统（图4），在侧墙混凝土结构上设置2.0 mm厚水性高粘喷涂橡胶沥青防水涂料+1.5 mm厚沥青基交叉膜自粘防水卷材。水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料采用专用喷涂设备施工，喷涂后在基面瞬间成膜，水分析出顺立面流出后即可进行沥青基交叉膜自粘防水卷材的铺贴，实现沥青与沥青本体相容粘接。
图4 水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料涂卷复合防水系统
该系统具有如下特点：
1）水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料具有高粘结、不流挂、不固化、自愈合、耐老化等特性，喷涂形成的防水层与基层满粘，可以渗透到结构层细微裂缝，对裂缝进行蠕变修复。施工前需要对结构层进行打磨除尘，以便于涂料更好地粘附于基层。
2）涂料采用机械喷涂，无需加热，可边喷涂边铺贴沥青基交叉膜自粘防水卷材，提高施工效率，绿色环保，同时节约工期和人力。
3）水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料宜与沥青基类卷材进行复合施工，避免不同材质卷材施工和使用过程产生有害的化学反应，破坏两道防水层之间的相容性。
03、结论
本研究制备了一种双组分水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，主剂A组分为阴离子乳化沥青、阴离子氯丁胶乳和阴离子丁苯胶乳，固化剂B组分为硫酸锌水溶液，两个组分通过专用喷涂设备喷出后雾化析水成膜。探讨了各组分配比对涂料性能的影响以及涂料与不同自粘防水卷材复合应用的效果，在本研究范围内得出以下结论：
1、选用200#乳化沥青∶90#乳化沥青质量比1∶3混合，氯丁胶乳含量为20%，丁苯胶乳含量为12%制得的水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料具有最佳综合性能，符合相关标准要求；同时还具有快速施工、快速固化等优点。
2、水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与不同类型的自粘防水卷材复合，测试涂卷复合体系的粘结强度，发现该涂料与沥青基自粘防水卷材和高分子自粘防水卷材均可复合，且粘结强度均大于2.0 N/mm，复合防水层粘结性能可靠。
3、水性高粘喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与沥青基自粘防水卷材复合体系在地下室侧墙施工时，涂料表面析出水分因为重力很快流下，可使涂膜干燥时间大幅缩短，且复合体系粘结强度高，有利于抵抗侧墙回填土回填造成的防水层下滑，能有效保证防水体系的完整性和最终的防水效果。
参考文献：
[1] 刘金宝，李冰茹，腾瑞权.预铺反粘新工艺在地下防水工程中的应用[J].中国建筑防水，2016（4）：26-29.
[2] 张敬义，吴立报，黄婉利，等.喷涂速凝橡胶沥青防水涂料专用乳化沥青的性能研究[J].中国建筑防水，2013（16）：15-17，36.
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